电子教案---单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C(第2版)[林立,张俊亮]第2章.ppt
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1、第2章 MCS-51单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,第2章 MCS-51单片机结构及原理,SCM将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统,SCM=CPU+程序存储器+数据存储器+定时器/计数器+内外中断+可编程I/O+可编程全双工串行口+,第2章 MCS-51单片机结构及原理,80C51=(8位)CPU+4KBROM+128BRAM+(216)T/
2、C+(48)I/O+1个UART+5个INT,87C52,INTEL MCS-51系列单片机一览表,2.1.1 MCS-51单片机的内部结构,第2章 MCS-51单片机结构及原理,51单片机主要内部资源的学习安排,中央处理器CPU 第2章程序存储器ROM 第2章数据存储器RAM 第2章并行I/O口第2章中断源INT第5章定时器/计数器T/C第6章全双工串行口UART第7章,第2章 MCS-51单片机结构及原理,1、CPU(Central Processing Unit),CPU=控制器+运算器,第2章 MCS-51单片机结构及原理,控制器的用途:统一指挥和控制各单元协调工作控制器的任务:从RO
3、M中取出指令译码执行指令控制器的组成:程序计数器PC、数据指针寄存器DPTR、,第2章 MCS-51单片机结构及原理,运算器的用途:对数据进行算术运算和逻辑操作运算器的任务:计算缓冲器内容暂存修改运行标志运算器的组成:累加器ACC、程序状态字寄存器PSW、,第2章 MCS-51单片机结构及原理,(1)程序计数器(Program CounterPC),指向ROM存储单元的地址指针(引导程序运行),永远存放着下一条指令的首地址具有16位字长可寻址范围216(=65536字节=64KB)具有自动加“1”功能顺序运行程序功能具有可被指令修改功能跳转运行程序功能复位时,PC初值=0 复位后程序从0开始运
4、行,第2章 MCS-51单片机结构及原理,(2)数据指针寄存器(Data Pointer DPTR),具有16位字长,可寻址范围216(64KB)具有可被指令修改功能可变更数据地址可拆为2个8位的独立寄存器DPL和DPH,指向ROM或RAM存储单元的地址指针(引导数据传送),第2章 MCS-51单片机结构及原理,(3)累加器(ACCUMULATERA),具有8位字长是利用率最高的寄存器具有可被指令修改功能,存放操作数或中间运算结果的寄存器,第2章 MCS-51单片机结构及原理,(4)程序状态字寄存器(Program State WordPSW),具有8位字长各位都具有特殊含义状态信息通常自动形
5、成,但也可用指令修改,存放程序运行过程中的各种状态信息的寄存器,第2章 MCS-51单片机结构及原理,AC,CY(PSW.7)进位标志在进行加或减运算时,如果操作结果最高位有进位或借位时,CY由硬件置“1”,否则清“0”。,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,位,7,位,6,位,5,位,4,位,3,位,2,位,1,位,0,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,PSW.7,PSW.6,PSW.5,PSW.4,PSW.3,PSW.2,PSW.1,PSW.0,位,7,位,6,
6、位,5,位,4,位,3,位,2,位,1,位,0,用途:1、根据CY判断有无进位或借位;2、在位操作中CY可作为位累加器用。,举例,第2章 MCS-51单片机结构及原理,AC(PSW.6)辅助进位标志在进行加或减运算时,如果操作结果的低四位数向高四位产生进位或借位时,将由硬件置“1”,否则清“0”。,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,位,7,位,6,位,5,位,4,位,3,位,2,位,1,位,0,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,PSW.7,PSW.6,PSW.5,
7、PSW.4,PSW.3,PSW.2,PSW.1,PSW.0,位,7,位,6,位,5,位,4,位,3,位,2,位,1,位,0,举例,用途:1、根据AC判断加减运算时有无半进位或半借位;2、在BCD码调整运算中要用到AC标志,第2章 MCS-51单片机结构及原理,F0(PSW.5)和F1(PSW.1)用户标志位 可作为用户自行定义的一个状态标记 举例 定义F0为安全门的状态,F0=0开;F0=1闭 定义F1为指示灯的状态,F1=0开;F1=1闭,用途:在程序运行中判断门或灯的工作状态,第2章 MCS-51单片机结构及原理,RS1和 RS0(PSW.4和 PSW.3)工作寄存器组指针用途:用于指定C
8、PU的当前工作寄存器组,第2章 MCS-51单片机结构及原理,OV(PSW.2)溢出标志在有符号数加减运算或无符号数乘除运算中若有异常结果,OV硬件置1,否则硬件清0。,用途:判断运算的结果是否正确,正确=0;出错=1,第2章 MCS-51单片机结构及原理,OV=C6Y C7Y=1 0=1,101111011100001011000011,正数的补码是它本身,负数的补码是除符号位外每位求反,然后末尾加1,OV=C6Y C7Y=1 1=0,111010111001010010010101,运算出错,运算正确,举例,举例,第2章 MCS-51单片机结构及原理,P(PSW.0)奇偶标志位该位始终跟踪
9、累加器A中含“1”个数的奇偶性如果A中有奇数个“1”,则P置“1”,否则置“0”,举例 若A=1001 1111,则P=0 若A=1100 0001,则P=1,用途:用于串行通讯中的数据校验,判断是否存在传输错误。,第2章 MCS-51单片机结构及原理,51系列单片机一般采用40只引脚的双列直插式(DIPDual In-line Package)封装结构,2.1.2 MCS-51引脚及功能,第2章 MCS-51单片机结构及原理,除DIP封装外,51单片机还采用44只引脚的方形扁平(QFP Quad Flat Package)封装方式(4只引脚无用)。,第2章 MCS-51单片机结构及原理,DI
10、P引脚分布,电源及晶振引脚(共4只)控制引脚(共4只)端口引脚(共32只),第2章 MCS-51单片机结构及原理,(1)电源及晶振引脚,VCC(40脚):+5V电源引脚VSS(20脚):接地引脚,第2章 MCS-51单片机结构及原理,(2)控制引脚,RST/VPD(9):复位/备用电源引脚,第2章 MCS-51单片机结构及原理,(3)端口引脚,P0.0P0.7(3932脚)P0口P1.0P1.7(18脚)P1口P2.0P2.7(2128脚)P2口P3.0P3.7(1017脚)P3口8只/组4 组=32 只引脚,P0口P3口是单片机对外联络的重要通道,第2章 MCS-51单片机结构及原理,最简单
11、的单片机电路图,MCU的电源引脚被隐藏(ISIS仿真与Vcc和Vss无关),2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,第2章 MCS-51单片机结构及原理,2.2 MCS-51的存储器结构,1.存储器划分方法,计算机存储器地址空间的两种结构形式:普林斯顿结构和哈佛结构。,RAM和ROM统一编址,RAM和ROM分别编址,第2章 MCS-51单片机结构及原理,51系列单片机采用哈佛结构,共有4个物理存储空间,程序存储器ROM,数据存储器RAM,第2章 MCS-51单片机结构及原理,片内RAM、片内ROM、片外RAM、片外R
12、OM,2.程序存储器(ROM),作用:存放程序、表格或常数,具有非易失性特点:片内ROM与片外ROM统一编址(4KB时用片外ROM),第2章 MCS-51单片机结构及原理,a)同时使用片内和片外ROM b)ROM地址分布,当EA引脚接高电平(开关接A点)时,4 KB以内的地址在片内ROM,大于4KB的地址在片外ROM中(图中折线),两者共同构成64KB空间;当EA引脚接低电平(开关接B点)时,片内ROM被禁用,全部64KB地址都在片外ROM中(图中直线)。,由于片内外ROM是统一编址的,只能算1个逻辑存储空间。,第2章 MCS-51单片机结构及原理,片内RAM和片外RAM是独立的,而片内ROM
13、可与片外ROM统一编址,第2章 MCS-51单片机结构及原理,51单片机的4个物理存储空间相当于3个逻辑存储空间,ROM的6个特殊存储器单元引导程序跳转 0000H:复位后程序自动运行的首地址 0003H:外部中断0入口地址 000BH:定时器0溢出中断入口地址 0013H:外部中断1入口地址 001BH:定时器0溢出中断入口地址 0023H:串行口中断入口地址程序一般应安排在0030H地址以后,第2章 MCS-51单片机结构及原理,3.片内数据存储器(RAM),作用:存放程序运行结果字长:8位数量:128B+128B(80C51),30H,第2章 MCS-51单片机结构及原理,(1)低128
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- 林立 张俊亮 电子教案-单片机原理及应用基于Proteus和Keil C第2版林立 张俊亮第2章 电子 教案 单片机 原理 应用 基于 Proteus Keil 林立 张俊亮
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